
?初三物理春季班
教師
日期
學(xué)生
課程編號(hào)
課型
專題
課題
液體壓強(qiáng)計(jì)算
教學(xué)目標(biāo)
1.理解液體壓強(qiáng),壓力的規(guī)律
2.掌握液體內(nèi)部壓力,壓強(qiáng)的計(jì)算
教學(xué)重難點(diǎn)
(考試要求C;出題頻率高)
1.熟練掌握液體壓強(qiáng),壓力的規(guī)律
2.掌握液體內(nèi)部壓力,壓強(qiáng)的計(jì)算
3.會(huì)熟練判斷液體壓力,壓強(qiáng)的變化情況
教學(xué)安排
版塊
時(shí)長(zhǎng)
1
考點(diǎn)匯聚
20分鐘
2
典型例題
25分鐘
3
考點(diǎn)鏈接
35分鐘
4
課堂總結(jié)
10分鐘
5
課后作業(yè)
30分鐘
……
液體壓強(qiáng)計(jì)算
考點(diǎn)匯聚
液體壓強(qiáng)變化計(jì)算形式豐富,情景多變,主要類型有向柱形容器內(nèi)導(dǎo)入、抽出液體導(dǎo)致液體壓強(qiáng)變化,或者放入、取出固體或小球?qū)е乱后w壓強(qiáng)變化等。解決這類問(wèn)題,與解決固體壓強(qiáng)變化計(jì)算類似,只要明確解題步驟,靈活應(yīng)用公式,問(wèn)題即可迎刃而解。
知識(shí)儲(chǔ)備:
一、涉及的物理量:密度(ρ),體積(V),深度(h),底面積(S),壓強(qiáng)(p),壓力(F),變化壓力(△F),變化壓強(qiáng)(△p),重力(G),質(zhì)量(m),長(zhǎng)度(l)
二、涉及的公式:p=ρgh,F(xiàn)=pS,△p=ρg△h,△F=△pS,m=ρV,G=mg,V=Sl
三、解題步驟:
1、首先審題弄清題目的壓強(qiáng)(壓力)的變化過(guò)程,如液體中放入物體,液面升高使壓強(qiáng)增大,壓力增大等,或者是倒入或抽出液體,使壓強(qiáng)(壓力)增大或壓強(qiáng)(壓力)減少。
2、區(qū)分出三個(gè)狀態(tài):①初始狀態(tài),②變化過(guò)程量,③末狀態(tài)
3、使用對(duì)應(yīng)公式:
(1)△p=△F/S或者△p=ρg△h;
(2)p=p0+△p或p= p0-△p或p=(F0±△F)/S,式中p0代表初態(tài)壓強(qiáng),△p代表變化壓強(qiáng),p代表末態(tài)壓強(qiáng),F(xiàn)0代表初態(tài)壓力,△F代表變化壓力。
(3)列出對(duì)應(yīng)的計(jì)算方程,代入數(shù)據(jù),解決問(wèn)題。
四、壓強(qiáng)公式對(duì)比
公式
物理含義
適用范圍
p=F/S
表示壓強(qiáng)是單位面積上受到的壓力,即壓強(qiáng)跟壓力和受力面積的比值成正比,壓力大時(shí),產(chǎn)生的壓強(qiáng)不一定大,壓力小時(shí),產(chǎn)生的壓強(qiáng)不一定小。當(dāng)受力面積一定時(shí),壓強(qiáng)跟壓力成正比,當(dāng)壓力一定時(shí),壓強(qiáng)跟受力面積成反比。
任何狀態(tài)的一切物體
p=ρgh
某些物體的壓強(qiáng)大小只跟物體的密度和深度(或高度)的乘積成正比,跟物體的多少形狀等因素?zé)o關(guān)。當(dāng)密度一定時(shí),壓強(qiáng)跟深度(或高度)的大小成正比,深度(或高度)一定時(shí),壓強(qiáng)跟密度成正比。
(1)實(shí)心均勻柱狀固體
(2)液體
典型例題
題型一:根據(jù)液體壓強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算壓強(qiáng)及壓力大小
【例1】如圖所示,量筒里裝有72克的某種液體,液柱高為20厘米,則該種液體的密度為_(kāi)_______千克/米3,液體對(duì)量筒底部的壓強(qiáng)是________帕。
【難度】★
【答案】900;1764
【解析】ρ=m/V=72g/80cm3=0.9g/cm3=900kg/m3
p=ρgh=900kg/m3×9.8N/kg×0.2m=1764pa
【例2】底面積為0.01m2的盛水燒杯放在面積為1m2的水平桌面的中央,燒杯和水的總重為11N,燒杯高12cm,杯中的水深0.1m。求:(1)水對(duì)燒杯底部產(chǎn)生的壓強(qiáng);(2)水對(duì)燒杯底部的壓力;
(3)容器對(duì)桌面產(chǎn)生的壓力;(4)容器對(duì)桌面產(chǎn)生的壓強(qiáng)。
【難度】★★
【答案】(1)980帕(2)9.8牛(3)11牛(4)1100帕
【解析】(1)p=ρgh=103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=980pa
(2)F=pS=980pa×0.01m2=9.8N
(3)F=G=11N
(4)p=F/S=11N/0.01m2=1100pa
題型二:放入物體液體壓強(qiáng)計(jì)算
A B
水
酒精酒精
【例1】如圖所示,相同的圓柱形容器A和B放在水平地面上,容器的質(zhì)量為1千克,兩容器各盛有2千克的水、酒精(ρ酒精=0.8×103千克/米3)。
(1)求0.1米深處水的壓強(qiáng)p水;
(2)求B容器對(duì)水平地面的壓力F;
(3)現(xiàn)有質(zhì)量相等的甲、乙兩實(shí)心物塊,若將甲浸沒(méi)在水中、乙浸沒(méi)在酒精中后,兩液體均未溢出,且兩液體各自對(duì)容器底部的壓強(qiáng)相等,則甲、乙的密度之比ρ甲:ρ乙=________。
【難度】★★
【答案】(1)980帕(2)29.4牛(3)5:4
【解析】(1)p=ρgh=103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=980pa
(2)F=G=mg=(1kg+2kg)×9.8N/kg =29.4N
(3)∵p=ρgh∴h=p/ρg,甲乙物塊浸沒(méi)液體,液體對(duì)容器底的壓強(qiáng)相等時(shí),
液體的深度之比為h水/h酒精=ρ酒精:ρ水=4:5
已知容器的底面積相同,所以物塊排開(kāi)液體的體積之比為V水/V酒精=Sh水/Sh酒精= h水/h酒精=4:5
由于物體浸沒(méi)在兩種液體中,所以物塊體積之比為V甲/V乙= V水/ V酒精=4:5
∵ρ=m/V,兩物塊質(zhì)量相同,體積之比為4:5,所以密度之比為5:4
【例2】如圖所示,薄壁圓柱形容器A、B放在水平面上(容器足夠高)。A中盛有深度為3h的液體甲,B中盛有深度為4h、質(zhì)量為4千克,體積為5×10-3米3的液體乙。
甲 乙 乙乙
M N
A B
h
求:(1)液體乙的密度ρ乙。
(2)在圖示水平面MN處兩種液體的壓強(qiáng)相等,求兩液體密度之比ρ甲∶ρ乙。
(3)若A容器底面積為2S,B容器底面積為S,現(xiàn)將體積為V的金屬球浸沒(méi)在兩液體中(沒(méi)有液體溢出),兩液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)分別為p甲和p乙。請(qǐng)通過(guò)計(jì)算比較p甲和p乙的大小關(guān)系及其對(duì)應(yīng)V的取值范圍。
【難度】★★
【答案】(1)ρ乙=m乙/V乙=4kg/5×10-3m3=0.8×103kg/m3
(2)pM=pN,ρ甲ghM=ρ乙ghN,ρ甲/ρ乙=hN/hM=3h/2h=3:2
(3)P甲=p乙,ρ甲gh’A=ρ乙gh’B,ρ甲g(hA+V/2S)=ρ乙g(hB+V/S),ρ甲(hA+V/2S)=ρ乙(hB+V/S)
3(3h+V/2S)=2(4h+V/S),V=2hS=2.5×10-3m3
當(dāng)V<2hS(或2.5×10-3m3),pA>pB;當(dāng)V>2hS(或2.5×10-3m3),pA<pB
題型三:倒入(抽出)液體壓強(qiáng)計(jì)算
A B
【例1】如圖所示,A、B是兩個(gè)完全相同的薄壁柱形金屬容器,質(zhì)量為0.5千克,底面積為0.01米2,容器高50厘米,分別裝有2.0×10-3米3的水和3.0×10-3米3的酒精,置于水平桌面上(ρ酒精=0.8×103千克/米3)求:(1)水的質(zhì)量。
(2)A容器對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)。
(3)請(qǐng)判斷:當(dāng)兩個(gè)容器中的液體在增大同一深度△h后,容器中的液體對(duì)底部的壓強(qiáng)能否達(dá)到p水=p酒精?說(shuō)明理由。
【難度】★★
【答案】(1)∵ρ=m/V,∴水的質(zhì)量:m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg;
(2)A容器對(duì)桌面的壓力:FA=GA總=(m水+m容)g=(2kg+0.5kg)×10N/kg=25N,
A容器對(duì)桌面的壓強(qiáng):pA=FA/S=25N/0.01m2=2500Pa;
(3)水的深度:h水=V水/S=2×10-3m3/0.01m2=0.2m,
酒精的深度:h酒精= V酒精/S=3×10-3m3/0.01m2=0.3m,
水對(duì)容器底的壓強(qiáng):p水=ρ水gh水,
酒精對(duì)容器底的壓強(qiáng):p酒精=ρ酒精gh酒精,
若增大同一深度,當(dāng)p水>p酒精時(shí),則,ρ水g(h水+△h)>ρ酒精g(h酒精+△h)
△h>(ρ酒精h酒精+ρ水h水)/(ρ水+ρ酒精)
=(0.8×103kg/m3×0.3m+1×103kg/m3×0.2m)/(1×103kg/m3+0.8×103kg/m3)=0.2m,
當(dāng)△h>0.2m時(shí),酒精液面的高度>0.3m+0.2m=0.5m,將超出容器的高度,
所以,不可能達(dá)到p水>p酒精
【例2】如圖所示,邊長(zhǎng)為2h的完全相同的正方體A和B疊放在一起后和輕質(zhì)薄壁圓柱形容器C置于水平桌面上,容器C中盛有高為5h、體積為5×10-3米3的某液體乙(ρ乙=0.8×103千克/米3)。
(1)求液體乙的質(zhì)量m乙。
(2)正方體A對(duì)B的壓強(qiáng)等于容器C中MN(液體深度為3h)處的壓強(qiáng),求出物體A的密度ρA。
(3)現(xiàn)從物體A的上方水平切去高為△h的物體,從容器C中抽出液體的深度同為△h,使物體B和容器C對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)分別為pB和pC,通過(guò)計(jì)算比較pB和pC的大小關(guān)系及其△h對(duì)應(yīng)的取值范圍。
【難度】★★
【答案】(1)m乙=ρ乙V乙=0.8×103千克/米3×5×10-3米3=4kg
(2)p=ρgh,ρAg2h=ρ乙g3h,ρA=1.2×103千克/米3
(3)pB=pC,ρBg(4h-⊿h)=ρcg(5h-⊿h),△h=2h
當(dāng)△h=2h時(shí),pB=pC;當(dāng)△h<2h時(shí),pB>pC;當(dāng)△h>2h時(shí),pB<pC,舍去
【例3】如圖所示,輕質(zhì)薄壁圓柱形容器A、B分別置于高度差為h的兩個(gè)水平面上。A中盛有深度為16h的液體甲,B中盛有深度為19h、體積為5×10-3米3的液體乙。(ρ乙=0.8×103千克/米3)
甲
乙
8h
M
N
A
B
求:①液體乙的質(zhì)量m乙。
②水平面對(duì)容器B的支持力FB的大小。
③若在圖示水平面MN處兩種液體的壓強(qiáng)相等?,F(xiàn)從兩容器中分別抽出高均△h的液體后,容器對(duì)各自水平面的壓強(qiáng)為PA和PB。請(qǐng)通過(guò)計(jì)算比較PA和PB的大小關(guān)系及其對(duì)應(yīng)△h的取值范圍。
【難度】★★
【答案】①由ρ=m/V得,液體乙的質(zhì)量:m乙=ρ乙V乙=0.8×103kg/m3×5×10-3m3=4kg;
②由題意知,F(xiàn)B=F壓=G乙=m乙g=4kg×9.8N/kg=39.2N;
③由題意知,ρAg8h=ρBg10h,即:ρA:ρB=5:4,
設(shè)pA=pB,則ρAg(16h-△h)=ρBg(19h-△h),解得:△h=4h,
若0<△h<4h,則pA>pB;若△h=4h,則pA=pB;若4h<△h≤16h,則pA<pB;
題型四:液體壓強(qiáng)綜合計(jì)算
【例1】如圖所示,底面積為2×10-2米2的圓柱形平底薄壁水槽放在水平地面上,一裝有金屬球的小盆漂浮在水槽的水面上,小盆的質(zhì)量為1千克,金屬球的質(zhì)量為1.6千克,金屬球的體積為0.2×10-3米3。(1)若把金屬球從盆中拿出并放入水槽中后,小球沉入水底,求容器對(duì)水平地面壓強(qiáng)的變化量;
(2)求水對(duì)水槽底部的壓強(qiáng)變化量。
【難度】★★★
【答案】(1)∵容器對(duì)水平地面壓力等于容器、水、小盆和球的總重力,
∴把金屬球從盆中拿出并放入水槽中后,總重力不變;故壓強(qiáng)不變,所以△p容=0
(2)∵裝有金屬球的小盆漂浮在水槽的水面上,∴F浮=G盆+G球,
∵拿出小球沉入水底時(shí),小盆漂浮在水槽的水面上,
∴F浮′=F浮盆+F浮球=G盆+ρ水gV球,
∴△F水=F浮-F浮′=G盆+G球-(G盆+ρ水gV球)=G球-ρ水gV球=m球g-ρ水gV球
=1.6kg×9.8N/kg-1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.2×10-3m3=13.72N
∴△p水=△F水/S=13.72N/2×10?2m2=686Pa
【例2】如圖所示,厚底圓柱形容器A、B置于水平桌面中間。A底厚為2h,B底厚為h,容器中液面到水平桌面的高度為6h,A容器中液體甲的體積為5×10-3米3。(ρ甲=1.0×103千克/米3)
6h
A B
甲
乙
(1)求液體甲的質(zhì)量m甲。
(2)若容器A重4牛,底面積為2×10-3米2,求容器A對(duì)水平桌面壓強(qiáng)。
(3)若容器A、B底部受到甲、乙兩種液體的壓強(qiáng)相等,且B容器底面積為2.1×10-3米2?,F(xiàn)向兩容器中分別_____高為△h的甲、乙液體后(容器足夠高)(選填“倒入”或“抽出”),容器A、B底部受到甲、乙兩種液體的壓力相等。請(qǐng)通過(guò)計(jì)算求△h的取值。
【難度】★★★
【答案】(1)由ρ=m/V得,甲液體質(zhì)量:m甲=ρ甲V甲=1.0×103kg/m3)×5×10-3m3=5kg,
(2)A容器對(duì)桌面的壓力F桌=GA+G甲=4N+5kg×9.8N/kg=53N,
對(duì)桌面的壓強(qiáng):p=F桌/SA=53N/(2×10-3m2)=2.65×104Pa;
(3)由題意知:p甲=p乙,即ρ甲gh甲=ρ乙gh乙,則ρ甲:ρ乙=h乙:h甲=5h:4h=5:4,
要使容器A、B底部受到甲、乙兩種液體的壓力相等,應(yīng)分別倒入部分液體;
兩容器中分別倒入部分液體后:F甲′=F乙′,即:ρ甲gh甲′S甲=ρ乙gh乙′S乙,
整理:ρ甲g(h甲+△h)S甲=ρ乙g(h乙+△h)S乙,
ρ甲g(4h+△h)×2×10-3m2=ρ乙g(5h+△h))×2.1×10-3m2
解得:△h=1.25h
考點(diǎn)鏈接
1、如圖所示,水平地面上放置一個(gè)裝有質(zhì)量為5千克水的薄壁圓柱形容器,該容器的質(zhì)量為1千克、高為0.7米、底面積為0.01米2。
(1)求容器中水的體積V水;
(2)求容器對(duì)水平地面的壓力F容;
(3)求水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)P水。
【難度】★
【答案】(1)5×10-3米3
(2)58.8牛
(3)4.9×103帕
2、如圖,玻璃杯的底面積為0.02m2,玻璃杯內(nèi)盛有0.1m深的水,現(xiàn)將一木塊橫置于該玻璃杯的杯口,則玻璃杯底受到水的壓強(qiáng)為_(kāi)______Pa,玻璃杯底受到水的壓力為_(kāi)______N,若把木塊取下,且豎直地放入該玻璃杯中,則玻璃杯底受到的壓強(qiáng)將_______(選填“變大”“變小”或“不變”),水平桌面受到的壓強(qiáng)將_______(選填“變大”“變小”或“不變”)。
【難度】★
【答案】980;19.6;變大;不變
3、如圖所示,一塊密度為1.5×103千克/米3、厚度為0.05米的正方形物塊放置在水平地面上,底面積為2×10-2米2的輕質(zhì)薄壁柱形容器置于物塊中央,且容器內(nèi)注有4×10-3米3的水。
(1)求水對(duì)容器底部的壓力;
(2)若要使物塊對(duì)水平地面的壓強(qiáng)是水對(duì)容器底部壓強(qiáng)的一半,求物塊的邊長(zhǎng)a。
【難度】★★★
【答案】39.2牛;0.4米
4、如圖所示,平底茶壺的質(zhì)量是300g,底面積是40cm2,內(nèi)盛有0.6kg的水,放在面積為1m2的水平桌面中央。問(wèn):
(1)水對(duì)茶壺底部的壓力為多大?
(2)當(dāng)小明將100g的玻璃球放入茶壺內(nèi),水面上升了1cm,但水并未溢出,此時(shí)茶壺對(duì)桌面產(chǎn)生的壓強(qiáng)為多少?
【難度】★★
【答案】3.92牛;2.45×103帕
5、如圖所示,底面積相同的A、B兩個(gè)容器中盛有質(zhì)量相等的水,他們都被放置在水平桌面的中央,則水對(duì)容器底的壓強(qiáng)PA______PB,水對(duì)容器底部的壓力FA______FB,F(xiàn)A______GA,F(xiàn)B______GB,若兩個(gè)容器的重力相等,則兩個(gè)容器對(duì)桌面的壓力FA’______FB’,容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)PA’______PB’(均選填“>”“=”“<”)。
【難度】★★★
【答案】>;>;=;<;=;=
6、如圖所示,裝有水的薄壁輕質(zhì)圓柱形容器底面積為1×10-2米2,靜止在水平面上。
(1)若容器內(nèi)水的體積為2×10-3米3,求水的質(zhì)量m水和水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)P水;
物體
密度
體積
A
ρ
2V
B
3ρ
V
(2)若容器內(nèi)水的質(zhì)量為m,現(xiàn)有物體A、B(其密度、體積的關(guān)系如右表所示),請(qǐng)選擇一個(gè),當(dāng)把物體浸沒(méi)在水中時(shí)(水不會(huì)溢出),可使水對(duì)容器底部壓強(qiáng)P′水與水平地面受到的壓強(qiáng)P′地的比值最小。選擇______物體(選填“A”或“B”)。求P′水與P′地的最小比值。(用m、ρ水、ρ、V表示)
【難度】★★★
【答案】2千克;1960帕;B;(m+ρ水V):(m+3ρV)
7、如圖所示,圓柱形容器A和B放在水平地面上,底面積分別為2×10-2米2和1×10-2米2。容器A中盛有0.1米高的水,容器B中盛有質(zhì)量為1.6千克的酒精。(ρ酒精=0.8×103千克/米3)
A B
水
酒精酒精
(1)求容器A中水對(duì)容器底部的壓強(qiáng);
(2)求容器B中酒精的高度;
(3)若要是使容器A和B底部受到的液體壓強(qiáng)相等,則可在容器______倒入金屬細(xì)顆粒(選填“A”或“B”);求倒入金屬細(xì)顆粒的體積V金屬。
【難度】★★
【答案】(1)980帕
(2)0.2米
(3)A;1.2×10-3米3
8、水平地面上有一個(gè)質(zhì)量為1千克、底面積為2×10-2米2的薄壁圓柱形容器,容器內(nèi)盛有體積為5×10-3米3的水。
(1)求容器中水的質(zhì)量;
(2)求容器對(duì)地面的壓強(qiáng);
(3)現(xiàn)將一質(zhì)量為0.2千克的物塊浸在水中,求容器對(duì)水平地面壓強(qiáng)的最大增加量。
【難度】★★
【答案】(1)5kg
(2)2940Pa
(3)98Pa
9、水平地面上有一質(zhì)量為1千克的薄壁圓柱形容器,容器內(nèi)盛有體積為2×10-3米3的水,將一實(shí)心物塊浸沒(méi)于水中后(水不溢出),容器內(nèi)水的深度為20厘米,求:
(1)容器內(nèi)水的質(zhì)量;
(2)水對(duì)容器底的壓強(qiáng);
(3)若已知物塊浸沒(méi)于水中后,容器對(duì)地面壓強(qiáng)的增加量是水對(duì)容器底壓強(qiáng)增加量的3倍,是否可以求出該物塊的密度?若不能,說(shuō)明理由;若能,請(qǐng)算出結(jié)果。
【難度】★★
【答案】(1)2千克
(2)1960帕
(3)3000千克/米3
10、如圖所示是一個(gè)重力不計(jì)的平底飲料杯放在水平桌面上,內(nèi)盛重為3牛的水,水的深度為0.1米,杯內(nèi)、外底面積均為0.002米2,求:
(1)水對(duì)杯底的壓強(qiáng);
(2)杯對(duì)桌面的壓強(qiáng);
(3)現(xiàn)將重為0.2牛的小木塊輕輕地放入水中,則杯對(duì)桌面壓強(qiáng)變化的范圍為_(kāi)____________帕。
【難度】★★
【答案】(1)980帕
(2)1500帕
(3)0 ~100帕
11、如圖所示,水平地面上的輕質(zhì)圓柱形容器甲、乙分別盛有質(zhì)量均為m的水和酒精,甲、乙的底面積分別為S、2S。(ρ酒精=0.8×103千克/米3)
甲 乙
(1)若乙容器中酒精的質(zhì)量為1.6千克,求酒精的體積V酒精。
(2)求甲容器中0.1米深處水的壓強(qiáng)p水。
(3)將同一物體分別浸沒(méi)在兩液體中時(shí),液體不溢出。若水和酒精對(duì)容器底部壓強(qiáng)的變化量分別為Dp水、Dp酒,求Dp水與Dp酒的比值。
【難度】★★
【答案】(1)2×10-3米3
(2)980帕
(3)5∶2
(a)
(b)
h
A
12、如圖(a)所示,一個(gè)質(zhì)量為1千克、底面積為3×10-2米2的薄壁圓柱形容器放在水平地面上,且容器內(nèi)盛有4×10-3 米3的水。
(1)求水面下0.1米深處水的壓強(qiáng)p水。
(2)若將另一個(gè)底面積為2×10-2米2、高度為0.3米的實(shí)心金屬圓柱體A,緩慢豎直地浸入水中,如圖(b)所示,求容器對(duì)水平地面的壓強(qiáng)增大一倍時(shí),圓柱體A底部所處深度h。
【難度】★★★
【答案】(1)980帕
(2)0.25米
課堂總結(jié)
1、闡述液體壓強(qiáng)、壓力之間的關(guān)系
2、闡述液體對(duì)容器底部壓力與液體自身重力之間的關(guān)系?
3、理解液體壓力,壓強(qiáng)與浮力之間的關(guān)系
課后作業(yè)
1、一未裝滿橙汁的密閉杯子,先正立放在桌面上(如圖A),然后反過(guò)來(lái)倒立在桌面上(如圖B),兩次放置橙汁對(duì)杯底的壓強(qiáng)分別是pA和pB,橙汁對(duì)杯底的壓力分別是FA和FB,則pA_______pB,F(xiàn)A_______FB,(選填“大于”,“等于”或“小于”)
【難度】★★
【答案】大于,小于
2、兩個(gè)底面積大小分別為10厘米2和8厘米2的薄壁圓柱形容器A和B放置在水平桌面上,已知A容器內(nèi)部液體甲對(duì)容器底部產(chǎn)生的壓強(qiáng)為3136帕,B容器內(nèi)部盛的液體乙是水,且兩容器中的液體液面高度均為0.4米。
(1)求甲液體的密度ρ甲;
(2)求乙液體(水)對(duì)B容器底部的壓力F乙;
(3)若再?gòu)腁、B兩容器內(nèi)同時(shí)抽出體積ΔV相等的液體后,甲乙兩種液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)分別為p′甲和p′乙,請(qǐng)通過(guò)計(jì)算比較它們的大小關(guān)系及其對(duì)應(yīng)的ΔV的取值范圍。
【難度】★★★
【答案】(1)800千克/米3(2)3.136N
(3)當(dāng)0<ΔV<1.78×10-4米3時(shí),p′甲<p′乙;當(dāng)ΔV=1.78×10-4米3時(shí),p′甲=p′乙
當(dāng)1.78×10-4米3<ΔV<3.2×10-4米3時(shí),p′甲>p′乙
3、重為3牛、底面積為1×10-2米2的薄壁圓柱形容器內(nèi)裝有水,放在水平桌面的中央,若容器中水的重力為12牛。求:
(1)容器中水深為5厘米處水的壓強(qiáng);
(2)容器對(duì)桌面的壓強(qiáng);
(3)若在容器中輕輕放入一個(gè)物塊,物塊排開(kāi)水的體積為3×10-4米3,問(wèn)水對(duì)容器底壓強(qiáng)變化的范圍為多少?
【難度】★★
【答案】(1)490帕
(2)1.5×103帕
(3)水對(duì)容器底壓強(qiáng)變化的范圍為0~294帕
甲
B
A
乙
4、如圖甲所示,A、B是兩只形狀不同,質(zhì)量均為0.5千克的平底水桶,已知它們的底面積均為4.5×10-2米2,容積均為1.5×10-2米3,A、B兩桶的手柄與手的接觸面積分別為1×10-3米2和2×10-3米2。在A桶內(nèi)裝10千克的水,水深0.2米;B桶內(nèi)裝13千克的水。(本題g取10牛/千克)求:
(1)A桶桶底受到水的壓強(qiáng);
(2)如圖乙所示,小林分別提起A桶和B桶時(shí),手所受的壓強(qiáng);
(3)小林想把一只桶內(nèi)部分水倒入另一只桶內(nèi),使兩只桶對(duì)手的壓強(qiáng)相同。請(qǐng)通過(guò)計(jì)算判斷是否存在這種可能;若有可能算出倒出水的重力G0,若沒(méi)可能說(shuō)明理由。
【難度】★★
【答案】(1)2000帕
(2)1.05×105帕
(3)6.75×104帕;G0=25牛,不存在
5、如圖所示,質(zhì)量0.4千克的容器中,盛有體積為5×10-3米3的水,容器內(nèi)水深為0.2米,容器與水平桌面的接觸面積為1.5×10-2米2。求:(1)容器內(nèi)水的質(zhì)量;
(2)容器底受到水的壓強(qiáng);
(3)水平桌面受到容器的壓強(qiáng)。
【難度】★★
【答案】5千克;1960帕;3528帕
6、如圖所示,甲、乙兩個(gè)完全相同的圓柱形容器放在水平地面上,它們重2牛,底面積為0.01米2,容器高0.5米?,F(xiàn)在兩個(gè)容器中分別倒入一定量的水和酒精,使得兩容器中離底部0.3米處A、B兩點(diǎn)的壓強(qiáng)都為980帕,求:
(1)A點(diǎn)離開(kāi)液面的距離hA;
(2)甲容器對(duì)水平地面的壓力F甲;
(3)為使水和酒精對(duì)甲、乙兩個(gè)容器底壓強(qiáng)相等,小華和小芳設(shè)計(jì)了不同的方法,如下表所示。
請(qǐng)判斷,_______同學(xué)設(shè)計(jì)的方法可行,并求出該方法中的深度h。(ρ酒精=0.8×103千克/米3)
【難度】★★
【答案】0.1米;41.2牛;小芳;0.03米
7、如圖所示,木塊用細(xì)繩系在容器的底部,向容器內(nèi)倒水,當(dāng)木塊的一半體積浸沒(méi)在水中時(shí),繩對(duì)木塊的拉力是4.9N,當(dāng)木塊全部浸沒(méi)在水中時(shí),繩對(duì)木塊的拉力是29.4N,則木塊的質(zhì)量是________。
【難度】★★★
【答案】2kg
8、在底面積分別為0.02米2和0.01米2的甲、乙圓柱形薄壁容器中,分別盛有高均為0.05米的水和酒精,已知酒精的密度為800千克/米3。求:
方法1
甲、乙容器中均放入花崗石
方法2
甲、乙容器中均放入木塊
方法3
甲容器中放入花崗石,乙容器中放入木塊
方法4
甲容器中放入木塊,乙容器中放入花崗石
(1)甲容器中水的質(zhì)量;
(2)酒精對(duì)乙容器底部的壓強(qiáng);
(3)為了使水和酒精對(duì)各自容器底部的壓力相等。現(xiàn)用四種不同的方法在甲、乙容器中放入質(zhì)量相等的花崗石或木塊,如上表所示。觀察到的現(xiàn)象是:花崗石全部浸沒(méi)在液體中,木塊漂浮在液面上,而且均無(wú)液體溢出。(已知ρ木=500千克/米3,ρ花崗石=2500千克/米3)
①請(qǐng)判斷:方法_______(選填序號(hào))是可行的;
②求可行方法中花崗石或木塊的質(zhì)量。
【難度】★★★
【答案】(1)1千克;(2)392帕;(3)3;1千克
9、如圖所示,輕質(zhì)柱形容器甲、乙放置在水平地面上,已知甲、乙的底面積分別為2S、S。甲容器中裝有3×10-2米3的水,A點(diǎn)離水面0.2米。
(1)求甲容器中的水的質(zhì)量,A點(diǎn)水的壓強(qiáng)
(2)將乙容器中注入密度為ρ0的液體后,甲、乙兩液面相平,深度均為h。再將密度為ρ、體積為V的物體A放入甲容器中,將密度為ρ、體積為2V的物體B放入乙容器中(液體不溢出)。已知甲容器對(duì)地面的壓強(qiáng)是乙容器對(duì)地面壓強(qiáng)的3倍。求ρ0的表達(dá)式(請(qǐng)用題中字母表示)
【難度】★★★
【答案】1960帕;(2ρ水Sh-11ρV)/6Sh
10、如圖所示,在水平桌面上放有兩個(gè)完全相同的薄壁柱形容器A、B,底面積為5×10-3米2,高0.6米,容器中分別盛有0.7千克水和0.2米深的酒精(ρ酒精=0.8×103千克/米3),求:
(1)A容器中水的體積;
銅柱
B
A
(2)B容器中酒精對(duì)容器底部的壓強(qiáng);
(3)將兩個(gè)底面積為2.5×10-3米2、完全相同的實(shí)心銅質(zhì)圓柱體分別放入A、B容器底部,要求:當(dāng)圓柱體高度h為一定值時(shí),容器內(nèi)的液體對(duì)各自底部的壓強(qiáng)大小相等,計(jì)算出圓柱體高度的可能值。
【難度】★★★
【答案】0.7×10-3米3;1568Pa;0.3米,0.2米
11、如圖所示,水平地面上的完全相同的輕質(zhì)圓柱形容器甲、乙,高0.12米、底面積0.05米2,它們分別盛有質(zhì)量為5千克的水和4.4千克的鹽水(已知ρ鹽水=1.1×103千克/米3)。求:
(1)水對(duì)容器底部的壓強(qiáng);
(2)乙容器中鹽水的體積;
(3)現(xiàn)有實(shí)心物體A、B,A的質(zhì)量為2千克、體積為0.001米3,B的質(zhì)量為2.5千克、體積為0.002米3。請(qǐng)從A、B中選擇一個(gè)物體浸沒(méi)在合適的容器中,使該容器對(duì)地面的壓強(qiáng)變化量最小,并求出容器對(duì)地面的壓強(qiáng)變化量的最小值。
【難度】★★★
【答案】(1)980帕(2)4×10-3m3(3)B放入甲,294帕
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